JP5598869B2 - 二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法に関するものである。

特許文献１には、新品時における二次電池のエンジン始動時の電圧降下量と、任意の時点におけるエンジン始動時の電圧降下量を比較することにより、二次電池の劣化を判定する技術が開示されている。

また、特許文献２には、標準二次電池の内部抵抗の劣化特性を測定して記憶し、対象となる二次電池の内部抵抗の変化率と、記憶した劣化特性とを照合し、寿命までの年数とＳＯＨ（State of Health）を判定する技術が開示されている。

特開２００８−０８７６５４号公報 特開２００５−３７２３３号公報

ところで、特許文献１に開示された技術では、同じ劣化度の二次電池を測定した場合であっても、エンジン始動時の充電率や温度によって電圧降下量が変化することから、十分な精度で劣化度を推定できないという問題点がある。

また、特許文献２に開示された技術では、判定対象となる二次電池が非常用電源用途であるため、ＳＯＣ（State of Charge）が変化しない状況を想定しており、また、内部抵抗とＳＯＨの相関が低い液式二次電池においては精度のよいＳＯＨの推定ができないという問題点がある。

本発明は、充電率等が変化する場合であってもＳＯＨを正確に推定することが可能な二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、二次電池の状態を検出する二次電池状態検出装置において、前記二次電池の初期容量を基準として算出される絶対ＳＯＣが所定の範囲内にある場合の前記二次電池の内部抵抗である第１内部抵抗と、前記二次電池が満充電の状態または満充電に近い状態における内部抵抗である第２内部抵抗とに係る比の値を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出した前記比の値と、ＳＯＨとの相関関係に基づいて前記二次電池のＳＯＨを推定する推定手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、充電率等が変化する場合であってもＳＯＨを正確に推定することが可能となる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記算出手段は、前記第１内部抵抗を前記第２内部抵抗で除することで前記比の値を算出することを特徴とする。
このような構成によれば、２つの内部抵抗に基づいて、比の値を簡単に算出することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記算出手段は、前記第１内部抵抗と前記第２内部抵抗の差を、前記第１内部抵抗によって除することで前記比の値を算出することを特徴とする。
このような構成によれば、２つの内部抵抗に基づいて、比の値を簡単に算出することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記推定手段は、前記二次電池の残容量と前記ＳＯＨの比に基づいて相対ＳＯＣを推定することを特徴とする。
このような構成によれば、精度よく相対ＳＯＣを算出することができるので、二次電池の状態をより正確に知ることが可能となる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記推定手段は、前記第１内部抵抗を第２内部抵抗で除することで算出した値、または、前記第１内部抵抗と前記第２内部抵抗の差を、前記第１内部抵抗によって除することで算出した値が、それぞれ所定の閾値よりも小さい場合には、前記比の値と前記ＳＯＨとの相関関係を示す一次式に基づいて前記ＳＯＨを推定することを特徴とする。
このような構成によれば、一次式に基づいて、簡単にしかも精度よくＳＯＨを推定することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記推定手段は、前記比の値と前記ＳＯＨとの相関関係を前記絶対ＳＯＣの複数の代表値毎に有しており、前記第１内部抵抗の値を、いずれかの前記代表値に対応するように補正することを特徴とする。
このような構成によれば、複数の代表値の相関関係を示す情報のみを格納すればよいので、メモリの必要な記憶容量を少なくすることができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記推定手段は、前記絶対ＳＯＣが前記所定の範囲内にない場合には、前記比の値と相対ＳＯＣとの関係から該当する相対ＳＯＣを求め、満充電状態から当該相対ＳＯＣまでの充放電量と、当該相対ＳＯＣに基づいて前記ＳＯＨを求めることを特徴とする。
このような構成によれば、絶対ＳＯＣが所定の範囲内にない場合であっても、ＳＯＨを推定することができる。

また、本発明は、二次電池の状態を検出する二次電池状態検出方法において、前記二次電池の初期容量を基準として算出される絶対ＳＯＣが所定の範囲内にある場合の前記二次電池の内部抵抗である第１内部抵抗と、前記二次電池が満充電の状態または満充電に近い状態における内部抵抗である第２内部抵抗とに係る比の値を算出する算出ステップと、前記算出ステップにおいて算出した前記比の値と、ＳＯＨとの相関関係に基づいて前記二次電池のＳＯＨを推定する推定ステップと、を有することを特徴とする。
このような方法によれば、充電率等が変化する場合であってもＳＯＨを正確に推定することが可能となる。

本発明によれば、充電率や温度が変化する場合であってもＳＯＨを正確に推定することが可能な二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る二次電池状態検出装置の構成例を示す図である。 図１の制御部の詳細な構成例を示すブロック図である。 二次電池の状態を説明するための図である。 相対ＳＯＣとＩｍｐ＿ｒａｔｅとの関係を示す図である。 相対ＳＯＣとＩｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅとの関係を示す図である。 絶対ＳＯＣが８０％の場合のＩｍｐ＿ｒａｔｅとＳＯＨとの関係を示す図である。 絶対ＳＯＣが８０％の場合のＩｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅとＳＯＨとの関係を示す図である。 絶対ＳＯＣが８０％と６０％の場合のＩｍｐ＿ｒａｔｅとＳＯＨとの関係を示す図である。 Ｉｍｐ＿ｒａｔｅと相対ＳＯＣとの関係を示す図である。 本実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。 絶対ＳＯＣの範囲と代表絶対ＳＯＣの関係を示す図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。

（Ａ）実施形態の構成の説明
図１は、本発明の実施形態に係る二次電池状態検出装置を有する車両の電源系統を示す図である。この図において、二次電池状態検出装置１は、制御部１０、電圧センサ１１、電流センサ１２、および、温度センサ１３を主要な構成要素としており、二次電池１４の状態を検出する。ここで、制御部１０は、電圧センサ１１、電流センサ１２、および、温度センサ１３からの出力を参照し、二次電池１４の状態を検出する。電圧センサ１１は、二次電池１４の端子電圧を検出し、制御部１０に通知する。電流センサ１２は、二次電池１４に流れる電流を検出し、制御部１０に通知する。温度センサ１３は、二次電池１４自体または周囲の環境温度を検出し、制御部１０に通知する。放電回路１５は、例えば、直列接続された半導体スイッチと抵抗素子等によって構成され、制御部１０によって半導体スイッチがオン／オフ制御されることにより二次電池１４を間欠的に放電させる。

二次電池１４は、例えば、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、または、リチウムイオン電池等によって構成され、オルタネータ１６によって充電され、スタータモータ１８を駆動してエンジンを始動するとともに、負荷１９に電力を供給する。オルタネータ１６は、エンジン１７によって駆動され、交流電力を発生して整流回路によって直流電力に変換し、二次電池１４を充電する。

エンジン１７は、例えば、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン等のレシプロエンジンまたはロータリーエンジン等によって構成され、スタータモータ１８によって始動され、トランスミッションを介して駆動輪を駆動し車両に推進力を与えるとともに、オルタネータ１６を駆動して電力を発生させる。スタータモータ１８は、例えば、直流電動機によって構成され、二次電池１４から供給される電力によって回転力を発生し、エンジン１７を始動する。負荷１９は、例えば、電動ステアリングモータ、デフォッガ、イグニッションコイル、カーオーディオ、および、カーナビゲーション等によって構成され、二次電池１４からの電力によって動作する。

図２は、図１に示す制御部１０の詳細な構成例を示す図である。この図に示すように、制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０ｃ、通信部１０ｄ、Ｉ／Ｆ（Interface）１０ｅを有している。ここで、ＣＰＵ１０ａは、ＲＯＭ１０ｂに格納されているプログラム１０ｂａに基づいて各部を制御する。ＲＯＭ１０ｂは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム１０ｂａ等を格納している。ＲＡＭ１０ｃは、半導体メモリ等によって構成され、プログラムｂａを実行する際に生成されるデータや、後述するテーブルまたは数式等のパラメータ１０ｃａを格納する。通信部１０ｄは、上位の装置であるＥＣＵ（Engine Control Unit）等との間で通信を行い、検出した情報を上位装置に通知する。Ｉ／Ｆ１０ｅは、電圧センサ１１、電流センサ１２、および、温度センサ１３から供給される信号をデジタル信号に変換して取り込むとともに、放電回路１５に駆動電流を供給してこれを制御する。

（Ｂ）実施形態の動作原理の説明
つぎに、図を参照して、実施形態の動作原理について説明する。図３はある程度の期間使用した二次電池１４の状態を模式的に示す模式図である。図３において、公称容量は二次電池１４の公称の容量（または初期状態における容量）であり、ＤＯＤ（Depth of Discharge）は放電容量である。また、図３において黒で塗られている部分は劣化によって放電できなくなった容量を示し、ハッチングが施された部分は放電可能な容量を示し、白で塗られている部分は放電された容量を示す。このように二次電池１４の状態を定義する場合に、絶対ＳＯＣは、以下の式（１）によって表される。

絶対ＳＯＣ＝（（公称容量−ＤＯＤ）／公称容量）×１００ ・・・（１）

また、相対ＳＯＣは以下の式（２）によって表される。

相対ＳＯＣ＝（（ＳＯＨ−ＤＯＤ）／ＳＯＨ）×１００ ・・・（２）

本願発明者は、二次電池１４が所定の絶対ＳＯＣにおける内部抵抗である第１内部抵抗と、二次電池１４の満充電または満充電に近い状態（例えば、絶対ＳＯＣが９０％の状態）における内部抵抗である第２内部抵抗との比（第１内部抵抗／第２内部抵抗＝Ｉｍｐ＿ｒａｔｅ）が、相対ＳＯＣとの間で、ＳＯＨに拘わらず図４に示す関係を有することを見いだした。より詳細には、図４は、種類が同じでＳＯＨの値が異なる５つの二次電池（Ｎｏ．１〜５）の相対ＳＯＣと前述したＩｍｐ＿ｒａｔｅとの関係を示している。この図に示すように、ＳＯＨに拘わらず、相対ＳＯＣが１００％に近づくとＩｍｐ＿ｒａｔｅは１．０に近づき、相対ＳＯＣが小さくなるとＩｍｐ＿ｒａｔｅが増加する。

図５は、第１内部抵抗から第２内部抵抗を減算して得た値を、第１内部抵抗で除した値（（第１内部抵抗−第２内部抵抗）／第１内部抵抗＝Ｉｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅ）と相対ＳＯＣとの関係を示す図である。この図５に示すように、相対ＳＯＣとＩｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅとは、相対ＳＯＣが１００％に近づくと０に近づき、相対ＳＯＣが小さくなるとＩｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅの値が大きくなる関係を有しておりその相関係数Ｒ^２＝０．９７８４であり強い負の相関が存在していることを示している。

このように、所定の絶対ＳＯＣにおける相対ＳＯＣとＩｍｐ＿ｒａｔｅまたはＩｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅの間にはＳＯＨの値に拘わらず負の相関が存在することから、同じ絶対ＳＯＣであれば、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅまたはＩｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅは、ＳＯＨが低下するほど増大する。図６は絶対ＳＯＣが８０％である場合のＩｍｐ＿ｒａｔｅとＳＯＨとの関係を示す図である。なお、右側のグラフは左側のグラフの一部を拡大して示している。この図に示すように、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅの増加はＳＯＨの低下を示す。図６の左側のグラフに示すように、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅとＳＯＨとの関係は二次式（ｙ＝４００９．６ｘ^２−９０１４．８ｘ＋５０９２．２）によって近似することができ、相関係数Ｒ^２＝０．９７９３である。また、図６の右側のグラフに示すように、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅが１．１よりも小さい場合には一次式（ｙ＝−３９２．４６ｘ＋４５７．４６）によって近似することができ、相関係数Ｒ^２＝０．９７５である。

また、図７は絶対ＳＯＣが８０％である場合のＩｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅとＳＯＨとの関係を示す図である。なお、右側のグラフは左側のグラフの一部を拡大して示している。この図に示すように、Ｉｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅの増加はＳＯＨの低下を示す。また、図７の左側のグラフに示すように、Ｉｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅとＳＯＨとの関係は二次式（ｙ＝５３７１．９ｘ^２−１２０１ｘ＋９２．４７９）によって近似することができ、相関係数Ｒ^２＝０．９７７７である。また、図７の右側のグラフに示すように、Ｉｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅが０．０９よりも小さい場合には一次式（ｙ＝−４５４．５１ｘ＋６７．２１１）によって近似することができ、相関係数Ｒ^２＝０．９７５２である。

図８は、絶対ＳＯＣが８０％の場合と６０％の場合のＩｍｐ＿ｒａｔｅと、ＳＯＨとの関係を示す図である。この図において、右側のグラフは左側のグラフの一部を拡大して示している。この図に示すように、絶対ＳＯＣが８０％の場合と６０％の場合の双方において、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅとＳＯＨとの間には正の相関が存在する。図の左側に示すように、二次式で近似する場合、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅとＳＯＨとの間の相関係数は８０％では０．９７９３であり、６０％では０．９２０３である。また、図の右側に示すように、一次式で近似する場合、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅとＳＯＨとの間の相関係数は８０％では０．９７５であり、６０％では０．８９３６である。図８の比較から、絶対ＳＯＣが大きい方がＩｍｐ＿ｒａｔｅとＳＯＨとの間の相関係数が大きくなる。本願発明者の実験によれば、絶対ＳＯＣが６０％以上であればこれらの相関係数が十分に大きく、精度よくＳＯＨを推定できることが判明している。なお、図には示していないが、Ｉｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅとＳＯＨとの間にも同様の関係が存在する。そこで、本実施形態では、絶対ＳＯＣを求め、当該絶対ＳＯＣが、例えば、６０％以上の場合に、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅまたはＩｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅとＳＯＨの関係（図６，７に示す関係）に基づいて、ＳＯＨを推定する。

以上に説明したように、絶対ＳＯＣが同じ場合にＳＯＨとＩｍｐ＿ｒａｔｅまたはＩｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅとの間には一定の関係が成立する。そこで、本実施形態では、この関係を示す情報を代表的な絶対ＳＯＣ毎に記憶しておき、まず、二次電池１４の絶対ＳＯＣを測定し、測定した絶対ＳＯＣに対応する前述の関係を示す情報を取得し、この情報に基づいてＳＯＨを推定する。より詳細には、ＳＯＨとＩｍｐ＿ｒａｔｅまたはＩｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅの関係を示す、例えば、一次式を記憶しておき、絶対ＳＯＣが所定の範囲（例えば、６０％以上）およびＩｍｐ＿ｒａｔｅまたはＩｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅが一次式を適用可能な範囲に該当する場合には、この一次式を用いてＳＯＨを推定する。一方、絶対ＳＯＣが所定の範囲に該当しないか、または、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅまたはＩｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅが一次式を適用可能な範囲に該当しない場合には、図９に示す相対ＳＯＣとＩｍｐ＿ｒａｔｅとの関係を示す式（または図示しない相対ＳＯＣとＩｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅとの関係を示す式）に基づいて相対ＳＯＣを求め、以下の式（３）によりＳＯＨを推定する。

ＳＯＨ＝ＤＯＤ／（（１００−相対ＳＯＣ）×０．０１） ・・・（３）

このような処理によれば、絶対ＳＯＣが所定の範囲に属する場合に、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅまたはＩｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅとＳＯＨとの関係からＳＯＨを正確に求めることができる。

つぎに、図１０に示すフローチャートを参照して、本発明の実施形態の詳細な動作について説明する。なお、このフローチャートの処理は、二次電池１４が満充電の状態になるか、または、それに近い状態（例えば、絶対ＳＯＣが９０％の状態）になった場合に実行される。あるいは、車両の使用状態によっては、一定の期間毎（例えば、１ヶ月に１回）に実行される。図１０に示すフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ１０では、ＣＰＵ１０ａは、満充電か否かを判定し、満充電である場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）にはステップＳ１１に進み、それ以外の場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）には処理を終了する。具体的には、ＣＰＵ１０ａは、基準温度（例えば、２５℃）におけるＯＣＶ（Open Circuit Voltage）を推定し、このＯＣＶが所定の閾値よりも大きい場合には満充電と判定し、ステップＳ１１に進む。なお、満充電の場合のみならず、満充電に近い状態（例えば、絶対ＳＯＣが９０％以上の状態）の場合にもステップＳ１１に進むようにしてもよい。

ステップＳ１１では、ＣＰＵ１０ａは、二次電池１４の内部抵抗を測定する。より詳細には、ＣＰＵ１０ａは、放電回路１５を制御して二次電池１４をパルス放電させ、そのときの電圧および電流の変化を、電圧センサ１１および電流センサ１２によって読み取り、内部抵抗を算出する。

ステップＳ１２では、ＣＰＵ１０ａは、ステップＳ１１で求めた内部抵抗を、基準温度での抵抗値に補正する。具体的には、ＣＰＵ１０ａは、温度センサ１３によって二次電池１４の温度を検出し、ＲＡＭ１０ｃのパラメータ１０ｃａに格納されている温度と内部抵抗との関係を示すテーブルを参照し、ステップＳ１１で求めた内部抵抗の値を、基準温度（例えば、２５℃）での内部抵抗の値に補正する。

ステップＳ１３では、ＣＰＵ１０ａは、ステップＳ１２で補正した内部抵抗を、ＲＡＭ１０ｃのパラメータ１０ｃａに第２内部抵抗（満充電またはそれに近い状態での内部抵抗）として格納する。

ステップＳ１４では、ＣＰＵ１０ａは、所定のタイミングで内部抵抗を測定する。具体的には、ＣＰＵ１０ａは、満充電と判定してから所定の期間（例えば、１ヶ月）が経過した場合には、放電回路１５を制御して二次電池１４にパルス放電を行わせ、そのときの電圧と電流を電圧センサ１１と電流センサ１２によって検出し、内部抵抗を算出する。

ステップＳ１５では、ＣＰＵ１０ａは、ステップＳ１２と同様の処理により、ステップＳ１４で測定した内部抵抗の値を、ステップＳ１２と同じ基準温度（例えば、２５℃）における内部抵抗の値に補正する。

ステップＳ１６では、ＣＰＵ１０ａは、絶対ＳＯＣが所定値以上か否かを判定し、所定値以上の場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）にはステップＳ１７に進み、それ以外の場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）にはステップＳ２２に進む。具体的には、例えば、絶対ＳＯＣが６０％以上の場合には、後述するように、線形近似により正確にＳＯＨを推定することができるので、その場合にはステップＳ１７に進み、それ以外の場合には後述するステップＳ２２の処理により、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅから相対ＳＯＣを算出し、相対ＳＯＣとＤＯＤからＳＯＨを算出する。なお、絶対ＳＯＣを求める方法としては、例えば、車両停止時等における二次電池１４の電圧を、例えば、特開２００５−４３３３９に開示されているように、充放電後の電圧緩和挙動を指数関数等でフィッティングすることで分極が解消された状態のＯＣＶとして推定し、その上で、特開２００９−３００２０９に開示されている方法等によって推定した成層化電圧によりＯＣＶを補正して安定ＯＣＶを推定する。そして求めた安定ＯＣＶから、ＯＣＶと絶対ＳＯＣの関係に基づいて絶対ＳＯＣを求めることができる。

ステップＳ１７では、ＣＰＵ１０ａは、絶対ＳＯＣが所定範囲内か否かを判定し、所定範囲内の場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）にはステップＳ１９に進み、それ以外の場合（ステップＳ１７：Ｎｏ）にはステップＳ１８に進む。具体的には、ＲＡＭ１０ｃには、絶対ＳＯＣの複数の代表値に対応する情報（Ｉｍｐ＿ｒａｔｅとＳＯＨの関係を示す情報）がパラメータ１０ｃａとして記憶されている。複数の代表値としては、例えば、図１１に示すように、絶対ＳＯＣが６０％、７０％、８０％、および、９０％における図７，８の直線を示す情報がパラメータ１０ｃａとして格納されている。そして、対象となる二次電池１４の絶対ＳＯＣがこれらの代表絶対ＳＯＣ（図１１の太線で示したＳＯＣ）を中心とする所定範囲内（例えば、図１１の各代表絶対ＳＯＣプラスマイナス３の範囲内（ハッチングを施した範囲内））の場合にはステップＳ１９に進み、それ以外の場合にはステップＳ１７に進む。例えば、絶対ＳＯＣが７２％の場合には、代表絶対ＳＯＣ７０％プラスマイナス３の範囲内に収まるのでステップＳ１９に進み、７４％の場合には範囲内に収まらないのでステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８では、ＣＰＵ１０ａは、内部抵抗を代表絶対ＳＯＣに対応する抵抗値に補正する。具体的には、前述した絶対ＳＯＣが７４％の場合にはひとつ上の代表絶対ＳＯＣである８０％における内部抵抗値に補正する。なお、ひとつ上の代表絶対ＳＯＣに対応する値に補正するのは、絶対ＳＯＣが大きくなるほど推定精度が高くなるためである。補正の方法としては、二次電池１４が新品時における絶対ＳＯＣと内部抵抗との関係を示すグラフまたは関係式を格納しておき、このグラフまたは関係式に基づいて内部抵抗の値を補正することができる。したがって、以上のステップＳ１６〜Ｓ１８の処理によれば、図１１に示すハッチングを施した領域内に絶対ＳＯＣが属している場合には、内部抵抗の補正は行われずに、実線の曲線が示す代表絶対ＳＯＣの値における情報に基づいて処理が実行される。一方、図１１の白の領域に属している場合には、波線が示す代表値における内部抵抗に補正されるとともに、同じく波線が示す代表絶対ＳＯＣの値における情報に基づいて処理が実行される。

ステップＳ１９では、ＣＰＵ１０ａは、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅを計算する。具体的には、ステップＳ１５において温度補正がなされ、また、必要に応じてステップＳ１８において補正された第１内部抵抗の値をステップＳ１３で格納した第２内部抵抗の値によって除算することでＩｍｐ＿ｒａｔｅ（＝第１内部抵抗／第２内部抵抗）を計算する。

ステップＳ２０では、ＣＰＵ１０ａは、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅが所定の閾値Ｔｈ１以下であるか否かを判定し、閾値Ｔｈ１以下である場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）にはステップＳ２１に進み、それ以外の場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）にはステップＳ２２に進む。例えば、絶対ＳＯＣが８０％の場合では、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅが１．１以下のときには、一次式によって近似できることからステップＳ２１に進み、それ以外の場合にはステップＳ２２に進む。なお、この閾値Ｔｈ１は、各代表絶対ＳＯＣ毎に異なることから、各代表絶対ＳＯＣ毎に閾値Ｔｈ１をあらかじめ準備し、この準備された閾値Ｔｈ１に基づいて判定することができる。

ステップＳ２１では、ＣＰＵ１０ａは、該当する絶対ＳＯＣの線形近似により、ＳＯＨを算出する。より詳細には、ＣＰＵ１０ａは、該当する代表絶対ＳＯＣに関する情報をＲＡＭ１０ｃから取得し、この情報に基づいて、ＳＯＨを算出する。例えば、代表絶対ＳＯＣが８０％である場合には、図６の右側に示すグラフまたは関係式を用いて、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅとＳＯＨとの関係から、ＳＯＨを算出することができる。

ステップＳ２２では、ＣＰＵ１０ａは、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅから相対ＳＯＣを算出し、相対ＳＯＣとＤＯＤからＳＯＨを算出する。具体的には、図９に示すグラフまたは図９中に示す式に基づいてＩｍｐ＿ｒａｔｅから相対ＳＯＣを算出する。そして、以下の式（４）に基づいてＳＯＨを算出する。

ＳＯＨ＝ＤＯＤ／（相対ＳＯＣ／１００） ・・・（４）

ステップＳ２３では、ＣＰＵ１０ａは、相対ＳＯＣを算出する。具体的には、ＣＰＵ１０ａは、例えば、図４または図９に示す関係に基づいて相対ＳＯＣを算出する。

以上の処理によれば、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅとＳＯＨの相関関係が高い場合、すなわち、絶対ＳＯＣが所定値以上で、かつ、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅが所定値以下の場合に、線形近似によってＳＯＨを算出するようにしたので、ＳＯＨを精度よく求めることが可能になる。また、線形近似を用いることができない範囲においては、図９に示す関係からＳＯＨを求めるようにしたので、広い範囲でＳＯＨを算出することができる。また、高絶対ＳＯＣにおいてＳＯＨを精度よく推定できることから、二次電池１４を劣化させる深い放電を行う必要がなくなり、また、放電時間が短くてすむことからユーザの利便性を損なうことがない。

また、以上の処理では、絶対ＳＯＣが６０％以上の場合をＳＯＨを求める処理対象としているが、通常の車両において絶対ＳＯＣは６０％から１００％の範囲であるので、このような範囲に限定することにより、実車の使用状況に合った範囲で推定を行うとともに、推定精度を高めることができる。また、このような範囲内において、相対ＳＯＣを併せて推定することにより、精度よく相対ＳＯＣを推定することができる。

また、以上の処理では、図１１に示すように、代表絶対ＳＯＣから直近の所定の範囲（図中ハッチングを施した範囲）は内部抵抗を補正せずに処理を実行するとともに、それから外れた範囲（図中白色の範囲）は内部抵抗を補正するようにしたので、最小限の処理によって効率よくＳＯＨを算出することができる。

（Ｄ）変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、図１１に示すフローチャートでは、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅを用いて計算および判定を行うようにしたが、Ｉｍｐ＿ｒａｔｅの代わりにＩｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅを用いるようにしてもよい。そのような方法によっても、ＳＯＨを精度よく算出することができる。

また、以上の実施形態では、絶対ＳＯＣが６０％以上を処理対象とするようにしたが、これ以外の範囲を処理対象とするようにしてもよい。具体的には、これよりも低い値を用いたり、高い値を用いたりすることも可能である。

また、以上の実施形態では、図１１に示すように、代表絶対ＳＯＣとしては、１０ずつの値（ステップの値）を用いるようにしたが、これよりも小さいステップの代表絶対ＳＯＣを用いたり、大きいステップの代表ＳＯＣを用いたりすることも可能である。

また、以上の実施形態では、ＳＯＨとＩｍｐ＿ｒａｔｅまたはＩｍｐ＿ｉｎｃ＿ｒａｔｅとの関係は、式またはグラフとして保持するようにしたが、もちろん、テーブル等の情報として保持するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、相対ＳＯＣまたはＳＯＨのみを求めるようにしたが、例えば、求めた相対ＳＯＣまたはＳＯＨに基づいて、例えば、エンジン１７のアイドリングを停止する、いわゆる、アイドリングストップの実行を制御するようにしてもよい。具体的には、相対ＳＯＣが所定の閾値よりも高いと判定された場合には、アイドリングストップを実行し、所定の閾値よりも低いと判定された場合には、アイドリングストップを実行しないようにしてもよい。また、相対ＳＯＣが前述した閾値に近づいている場合には、例えば、負荷１９の動作を停止させ、二次電池１４のさらなる消耗を防ぐようにしてもよい。さらに、ＳＯＨが所定の値よりも小さい場合には、二次電池１４を交換するように指示するメッセージを表示するようにしてもよい。

１ 二次電池状態検出装置
１０ 制御部
１０ａ ＣＰＵ（算出手段、推定手段）
１０ｂ ＲＯＭ
１０ｃ ＲＡＭ
１０ｄ 表示部
１０ｅ Ｉ／Ｆ
１１ 電圧センサ
１２ 電流センサ
１３ 温度センサ
１４ 二次電池
１５ 放電回路
１６ オルタネータ
１７ エンジン
１８ スタータモータ
１９ 負荷

Claims (8)

1. 二次電池の状態を検出する二次電池状態検出装置において、
   前記二次電池の初期容量を基準として算出される絶対ＳＯＣが所定の範囲内にある場合の前記二次電池の内部抵抗である第１内部抵抗と、前記二次電池が満充電の状態または満充電に近い状態における内部抵抗である第２内部抵抗とに係る比の値を算出する算出手段と、
   前記算出手段によって算出した前記比の値と、ＳＯＨとの相関関係に基づいて前記二次電池のＳＯＨを推定する推定手段と、
   を有することを特徴とする二次電池状態検出装置。
2. 前記算出手段は、前記第１内部抵抗を前記第２内部抵抗で除することで前記比の値を算出することを特徴とする請求項１に記載の二次電池状態検出装置。
3. 前記算出手段は、前記第１内部抵抗と前記第２内部抵抗の差を、前記第１内部抵抗によって除することで前記比の値を算出することを特徴とする請求項１に記載の二次電池状態検出装置。
4. 前記推定手段は、前記二次電池の残容量と前記ＳＯＨの比に基づいて相対ＳＯＣを推定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の二次電池状態検出装置。
5. 前記推定手段は、前記第１内部抵抗を第２内部抵抗で除することで算出した値、または、前記第１内部抵抗と前記第２内部抵抗の差を、前記第１内部抵抗によって除することで算出した値が、それぞれ所定の閾値よりも小さい場合には、前記比の値と前記ＳＯＨとの相関関係を示す一次式に基づいて前記ＳＯＨを推定することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の二次電池状態検出装置。
6. 前記推定手段は、前記比の値と前記ＳＯＨとの相関関係を前記絶対ＳＯＣの複数の代表値毎に有しており、前記第１内部抵抗の値を、いずれかの前記代表値に対応するように補正することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか1項に記載の二次電池状態検出装置。
7. 前記推定手段は、前記絶対ＳＯＣが前記所定の範囲内にない場合には、前記比の値と相対ＳＯＣとの関係から該当する相対ＳＯＣを求め、満充電状態から当該相対ＳＯＣまでの充放電量と、当該相対ＳＯＣに基づいて前記ＳＯＨを求めることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか1項に記載の二次電池状態検出装置。
8. 二次電池の状態を検出する二次電池状態検出方法において、
   前記二次電池の初期容量を基準として算出される絶対ＳＯＣが所定の範囲内にある場合の前記二次電池の内部抵抗である第１内部抵抗と、前記二次電池が満充電の状態または満充電に近い状態における内部抵抗である第２内部抵抗とに係る比の値を算出する算出ステップと、
   前記算出ステップにおいて算出した前記比の値と、ＳＯＨとの相関関係に基づいて前記二次電池のＳＯＨを推定する推定ステップと、
   を有することを特徴とする二次電池状態検出方法。
   

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